Кажете здравей на йонокалоричното охлаждане. Това е нов начин за понижаване на температурата, който има потенциала да замени съществуващите методи за охлаждане с по-безопасен и по-екологичен процес.
Типичните хладилни системи отвеждат топлината от дадено пространство чрез течност, която абсорбира топлина, докато се изпарява в газ. След това газът се пренася през затворена тръба и отново се кондензира в течност.
Колкото и ефективен да е този процес, някои от използваните хладилни агенти са особено вредни за околната среда.
Съществува обаче повече от един начин дадено вещество да бъде накарано да поглъща и освобождава топлинна енергия.
Метод, представен през 2023 г. от изследователи от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ и Калифорнийският университет в Бъркли, използва начина, по който енергията се съхранява или освобождава, когато даден материал променя фазата си – например когато твърдият лед се превърне в течна вода.
Ако повишите температурата на лед, той ще се разтопи. Това, което не се вижда толкова лесно, е че самото топене абсорбира топлина от околната среда, което на практика я охлажда.
Един начин да накарате леда да се разтопи без да увеличавате температурата е да добавите йони (заредени частици). Класически пример е солта върху пътищата, която предотвратява образуването на лед.
Илюстрация на концепцията на йонокалоричниятцикъл. (Jenny Nuss/Berkeley Lab)
Според машинния инженер Дрю Лили:
„Проблемът с хладилните агенти все още няма добро решение. Никой досега не е разработил алтернатива, която да охлажда ефективно, да е безопасна и да не вреди на околната среда. Смятаме, че йонокалоричният цикъл има потенциал да постигне всички тези цели.“
Изследователите моделират йонокалоричния цикъл, за да покажат как той може да се конкурира – или дори да надмине – ефективността на сегашните хладилни технологии. Електрически ток движи йоните в системата, което променя точката на топене на материала и съответно температурата.
Екипът провежда и експерименти със сол от йод и натрий, която разтопява етилен карбонат – органичен разтворител, използван и в литиево-йонните батерии. Тъй като той се произвежда с участието на въглероден диоксид, системата може дори да бъде въглеродно отрицателна.
В експеримента е постигната промяна в температурата от 25 °C при използване на по-малко от един волт електрическо напрежение – резултат, който надминава други подобни технологии досега.
Според инженера Рави Прашер:
„Опитваме се да балансираме три неща: въздействието върху климата на хладилния агент, енергийната ефективност и цената на оборудването. Още при първите тестове резултатите изглеждат много обещаващи.“
Йонокалоричният цикъл в действие. (Jenny Nuss/Berkeley Lab)
Държавите, които са подписали Kigali Amendment, са се ангажирали да намалят производството и използването на HFC газове с поне 80% през следващите 25 години – и йонокалоричното охлаждане може да изиграе важна роля в това.
Следващата стъпка е технологията да бъде извадена от лабораторията и да се разработят реални търговски системи. В бъдеще тези системи могат да се използват не само за охлаждане, но и за отопление.
Изследването е публикувано в списанието Science.
